CN209448442U - 一种高压输入下电容恒流充电实现电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高压输入下电容恒流充电实现电路，包括输入电路模块、高压电容模块、充电回路模块和恒流充电控制模块，输入电路模块的输出端、高压电容模块的输入端、充电回路模块的输入正端相连接，高压电容模块的输出端与充电回路模块的输入负端连接，恒流充电控制模块的输出端与充电回路模块的控制端连接。输入电路模块将高压直流输入电源整流后给高压电容模块充电；高压电容模块储存能量；充电回路模块通过半导体器件实现开关式恒流充电；恒流充电控制模块采样充电回路中的电压，通过逻辑控制得到恒流控制中半导体开关管的驱动信号。此种电路仅使用电阻电容和半导体器件即可实现恒流充电。

Description

一种高压输入下电容恒流充电实现电路

技术领域

本实用新型涉及一种高压输入下电容恒流充电实现电路。

背景技术

分布式发电的并网容量越来越大，逆变器的并网要求也越来越严格。为防止电网短时故障情况下逆变器大面积脱网，目前对逆变器的低电压穿越要求也越来越高。市场上一般采用从电网交流侧自取电的供电方式，逆变器因其独特的系统结构及运行模式，对逆变器系统的辅助电源供电系统有以下两个特殊的需求：1、低电压穿越过程中电压跌落到20％以下甚至0％时，逆变器控制系统不允许失电；2、存在大功率冲击性负载，对供电电源的容量要求较高。

为了满足低电压穿越过程中控制系统不失电，逆变器通常采用不间断电源UPS作为供电电源。UPS供电方案存在以下问题：1、成本较高；2、UPS使用环境要求苛刻，难以满足光伏电站各种恶劣环境的要求；3、电池的寿命短，并且需要定期维护；4、逆变器系统中存在接触器线圈这样的大功率冲击性负载，对UPS功率容量要求较高。

目前大部分产品是通过电解电容来储存能量，该能量既能提供系统低电压穿越时所需的能量，也能提供逆变器系统中接触器线圈这样的大功率冲击性负载所需的能量。但是电容容量需求大，电容充电电压比较高，电容实现恒流充电的困难加大。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种高压输入下电容恒流充电实现电路，该电路仅使用电阻电容和半导体器件可实现恒流充电。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种高压输入下电容恒流充电实现电路，包括输入电路模块、高压电容模块、充电回路模块和恒流充电控制模块，其中，输入电路模块的输出端、高压电容模块的输入端、充电回路模块的输入正端相连接，高压电容模块的输出端与充电回路模块的输入负端连接，恒流充电控制模块的输出端与充电回路模块的控制端连接。

上述输入电路模块包括输入直流源和防反二极管，输入直流源的正极连接防反二极管的阳极，防反二极管的阴极作为输入电路模块的输出端，输入直流源的负极接地。

上述高压电容模块包含至少一个串联支路，当包含有两个及以上串联支路时，所有串联支路相互并联，并联后的一端作为高压电容模块的输入端，另一端作为高压电容模块的输出端；各串联支路中包含有至少一个电容单元，各串联支路中的所有电容单元相互串联。

上述电容单元包括相互并联的一个电解电容和一个电阻R0。

上述充电回路模块包括第一至第三电阻、第一至第四二极管、电感、电容和半导体开关管，其中，第四二极管的阴极作为充电回路模块的输入正端，第四二极管的阳极连接半导体开关管的漏极，半导体开关管的源极接地，半导体开关管的栅极作为充电回路模块的控制端；第四二极管的阳极还经由电感连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端作为充电回路模块的输入负端，分别连接第一、第二二极管的阳极，第一二极管的阴极经由第二电阻连接第二二极管的阴极，电容与第一二极管并联，第二二极管的阴极经由第三电阻接地；第三二极管的阴极连接第二二极管的阳极，第三二极管的阳极接地。

上述半导体开关管采用N型MOSFET。

上述恒流充电控制模块包括第一至第三比较器、第四至第十二电阻、第五二极管和驱动芯片，其中，第一比较器的正端连接在电感和第一电阻之间，第一比较器的负端连接第一二极管的阴极；第四电阻连接在电源与第一比较器的输出端之间；第二比较器的正端经由第九电阻连接第五二极管的阳极，第五二极管的阴极接地，第二比较器的负端经第十电阻连接高压电容模块的输出端，第六电阻连接在第二比较器的正端和输出端之间；第五、第七电阻串联后，一端连接第五二极管的阳极，另一端连接第二比较器的输出端；第二比较器的输出端连接第三比较器的负端，第三比较器的正端经由第八电阻接电源，第三比较器的正端还经由第十一电阻接地，第三比较器的输出端连接驱动芯片的输入端；第十二电阻的一端连接第三比较器的输出端，另一端接地；第一比较器的输出端还与第三比较器的输出端相连接；驱动芯片的输出端作为恒流充电控制模块的输出端。

采用上述方案后，本实用新型的有益效果是：

(1)通过充电回路模块和恒流充电控制模块的参数和器件选型，实现了高压输入下恒流充电；

(2)本实用新型电路简单，器件少，成本低，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型中的部分电路结构示意图；

图2是本实用新型中恒流充电控制模块的电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种高压输入下电容恒流充电实现电路，包括输入电路模块1、高压电容模块2、充电回路模块3和恒流充电控制模块4，其中，输入电路模块1的输出端、高压电容模块2的输入端、充电回路模块3的输入正端相连接，高压电容模块2的输出端与充电回路模块3的输入负端连接，恒流充电控制模块4的输出端与充电回路模块3的控制端连接。

所述输入电路模块1包括输入直流源和防反二极管D0，输入直流源的正极连接防反二极管的阳极，防反二极管的阴极作为输入电路模块的输出端，输入直流源的负极接地；防反二极管的功能在于防止高压输入直流源的反接，导致充电电容C0等器件的损坏。

所述高压电容模块2包含至少一个串联支路，当包含有两个及以上串联支路时，所有串联支路相互并联，并联后的一端作为高压电容模块的输入端，另一端作为高压电容模块的输出端C-GND；各串联支路中包含有至少一个电容单元，各串联支路中的所有电容单元相互串联，所述电容单元包括相互并联的一个充电电容C0和一个电阻R0，每个串联支路中包含的电容单元的数目可以不同，其中，充电电容C0采用电解电容；通过电容的并联和串联实现较高的充电电压，并联在电容两端的电阻则可实现充电电容串联电压的均分。

所述充电回路模块3包括电阻R1-R3、二极管D1-D4、电感L1、电容C1和半导体开关管Q1，其中，二极管D4的阴极作为充电回路模块的输入正端，二极管D4的阳极连接半导体开关管Q1的漏极，Q1的源极接地，Q1的栅极作为充电回路模块3的控制端，与恒流充电控制模块4的输出端连接，在本实施例中，Q1采用N型MOSFET；D4的阳极还经由电感L1连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端作为充电回路模块3的输入负端，分别连接二极管D1的阳极和二极管D2的阳极，D1的阴极经由电阻R2连接D2的阴极，电容C1与D1并联，D2的阴极经由电阻R3接地；二极管D3的阴极连接D2的阳极，D3的阳极接地；所述充电回路模块3的功能在于提供充电电容的放电回路、提供恒流充电控制模块的恒流电压的参考信号和提供开关式的恒流充电回路。

所述恒流充电控制模块4包括比较器P1-P3、电阻R4-R12、二极管D5和驱动芯片，其中，驱动芯片可采用UCC27424P，比较器P1的正端IS连接在L1和R1之间，负端REF连接D1的阴极；电阻R4连接在电源VCC与P1的输出端之间；比较器P2的正端经由电阻R9连接二极管D5的阳极，D5的阴极接地，P2的负端经电阻R10连接高压电容模块的输出端C-GND，电阻R6连接在P2的正端和输出端之间；电阻R5、R7串联后，一端连接D5的阳极，另一端连接P2的输出端；P2的输出端连接P3的负端，P3的正端经由电阻R8接电源VCC，P3的正端还经由电阻R11接地，P3的输出端连接驱动芯片的输入端；电阻R12的一端连接P3的输出端，另一端接地；P1的输出端还与P3的输出端相连接；驱动芯片的输出端作为恒流充电控制模块4的输出端CHG-PWM，与充电回路模块3的控制端连接；所述恒流充电控制模块4的功能是采样充电回路模块中的电压信号，通过比较器进行逻辑运算，再通过驱动芯片将信号放大后得到充电电路中半导体开关管的驱动信号，得到恒流充电的控制驱动信号，实现电容的恒流充电。

综合上述，本实用新型一种高压输入下电容恒流充电实现电路，包括输入电路模块、高压电容模块、充电回路模块和恒流充电控制模块，输入电路模块用于将高压直流输入电源整流后给高压电容模块充电；高压电容模块为被充电模块，储存能量；充电回路模块通过半导体器件实现开关式恒流充电；恒流充电控制模块采样充电回路中的电压，通过逻辑控制得到恒流控制中半导体开关管的驱动信号。本实用新型使用最简单的方式，用最低的成本，实现了高压输入下电容的恒流充电，提高了电容充电的可靠性。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高压输入下电容恒流充电实现电路，其特征在于：包括输入电路模块、高压电容模块、充电回路模块和恒流充电控制模块，其中，输入电路模块的输出端、高压电容模块的输入端、充电回路模块的输入正端相连接，高压电容模块的输出端与充电回路模块的输入负端连接，恒流充电控制模块的输出端与充电回路模块的控制端连接。

2.如权利要求1所述的一种高压输入下电容恒流充电实现电路，其特征在于：所述输入电路模块包括输入直流源和防反二极管，输入直流源的正极连接防反二极管的阳极，防反二极管的阴极作为输入电路模块的输出端，输入直流源的负极接地。

3.如权利要求1所述的一种高压输入下电容恒流充电实现电路，其特征在于：所述高压电容模块包含至少一个串联支路，当包含有两个及以上串联支路时，所有串联支路相互并联，并联后的一端作为高压电容模块的输入端，另一端作为高压电容模块的输出端；各串联支路中包含有至少一个电容单元，各串联支路中的所有电容单元相互串联。

4.如权利要求3所述的一种高压输入下电容恒流充电实现电路，其特征在于：所述电容单元包括相互并联的一个电解电容和一个电阻R0。

5.如权利要求1所述的一种高压输入下电容恒流充电实现电路，其特征在于：所述充电回路模块包括第一至第三电阻、第一至第四二极管、电感、电容和半导体开关管，其中，第四二极管的阴极作为充电回路模块的输入正端，第四二极管的阳极连接半导体开关管的漏极，半导体开关管的源极接地，半导体开关管的栅极作为充电回路模块的控制端；第四二极管的阳极还经由电感连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端作为充电回路模块的输入负端，分别连接第一、第二二极管的阳极，第一二极管的阴极经由第二电阻连接第二二极管的阴极，电容与第一二极管并联，第二二极管的阴极经由第三电阻接地；第三二极管的阴极连接第二二极管的阳极，第三二极管的阳极接地。

6.如权利要求5所述的一种高压输入下电容恒流充电实现电路，其特征在于：所述半导体开关管采用N型MOSFET。

7.如权利要求5所述的一种高压输入下电容恒流充电实现电路，其特征在于：所述恒流充电控制模块包括第一至第三比较器、第四至第十二电阻、第五二极管和驱动芯片，其中，第一比较器的正端连接在电感和第一电阻之间，第一比较器的负端连接第一二极管的阴极；第四电阻连接在电源与第一比较器的输出端之间；第二比较器的正端经由第九电阻连接第五二极管的阳极，第五二极管的阴极接地，第二比较器的负端经第十电阻连接高压电容模块的输出端，第六电阻连接在第二比较器的正端和输出端之间；第五、第七电阻串联后，一端连接第五二极管的阳极，另一端连接第二比较器的输出端；第二比较器的输出端连接第三比较器的负端，第三比较器的正端经由第八电阻接电源，第三比较器的正端还经由第十一电阻接地，第三比较器的输出端连接驱动芯片的输入端；第十二电阻的一端连接第三比较器的输出端，另一端接地；第一比较器的输出端还与第三比较器的输出端相连接；驱动芯片的输出端作为恒流充电控制模块的输出端。